長期以來,鋼中氫、氧、氮被人們認為是有害的氣體。但是,就目前所知,在不銹(xiu)鋼中氫、氧有害,但氮在一些不銹鋼中的有益作用則遠遠大于它的不利影響(見合金元素對不銹鋼組織和性能的影響)。
一、氫(qing)
氫在不銹鋼中有幾個和十幾個ppm(10-6)的固溶度,而且在奧氏體鋼中的固溶度要大于在鐵素體鋼中的。
當氫超過鋼(gang)中(zhong)固溶(rong)度時,鋼(gang)在凝固過程(cheng)(cheng)中(zhong)會有氣(qi)(qi)泡(pao)形成。嚴重(zhong)時,會引起鋼(gang)錠上漲(zhang)或連(lian)鑄(zhu)坯中(zhong)產生氣(qi)(qi)泡(pao),較輕時氫致細(xi)小氣(qi)(qi)泡(pao)會在熱(re)加工過程(cheng)(cheng)中(zhong)延伸而形成裂紋(wen)。此時進(jin)行塔形發(fa)(fa)紋(wen)檢(jian)查,常常會因發(fa)(fa)紋(wen)不(bu)合格(ge)而判廢。圖9.4系鋼(gang)中(zhong)氫量對(dui)不(bu)銹鋼(gang)連(lian)鑄(zhu)坯氣(qi)(qi)泡(pao)的(de)影響(xiang)。

即使鋼(gang)(gang)(gang)中僅殘留少量、微(wei)細的(de)發(fa)紋,也會引起不(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)的(de)塑(su)、韌性下降(jiang),而(er)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)耐疲勞(lao)性能降(jiang)低尤為(wei)明顯(xian)。這(zhe)與發(fa)紋在交變(bian)應力(li)作用(yong)下成為(wei)了疲勞(lao)源有關。
為使連鑄板坯不產生氫致氣泡,有的生產廠提出鐵素體鉻不銹鋼[H]≤6×10-6,鉻鎳奧氏體鋼。但有的廠家提出,在不銹鋼小方坯連鑄中,希望鋼中[H]≤2×10-6 或 ≤3×10-6 。
研究氫在1Cr18Ni9Ti不銹鋼中(zhong)的(de)分布表明,氫在晶(jing)(jing)界處的(de)濃度(du)要比(bi)晶(jing)(jing)內高3~4cm3/100g。氫在鋼內的(de)不均勻分布,使(shi)鋼晶(jing)(jing)界的(de)塑(su)性特(te)征值(δ、φ和Ak)比(bi)晶(jing)(jing)內相應的(de)特(te)征值低20%~25%。
氫對Fe-Cr 合金電位影響的研究表明(圖9.5),鋼中含氫后,Fe-Cr合金的電位下降,說明合金的耐腐蝕能力降低。實驗和曲線表明:在介質中有微量H2S存在的條件下,傳統馬氏體不銹鋼易產生氫脆(SCC);而超級馬氏體不銹鋼只能在含有極低量H2S的油氣井條件下使用。
氫還可(ke)引起奧(ao)氏體不銹鋼(gang)的組織結構產生變(bian)化。

二、氧(yang)
目前不銹鋼(gang)的(de)(de)(de)冶(ye)煉與氧(yang)密切相關(guan)。氧(yang)化期是(shi)通(tong)(tong)過(guo)(guo)氧(yang)的(de)(de)(de)作用(yong)把爐料中(zhong)殘(can)存(cun)的(de)(de)(de)和(he)過(guo)(guo)多的(de)(de)(de)元素(su)(例(li)如(ru)碳)去(qu)掉(diao);還原和(he)精(jing)煉過(guo)(guo)程(cheng)則是(shi)將(jiang)前一階段(duan)氧(yang)化了的(de)(de)(de)有(you)用(yong)的(de)(de)(de)金屬元素(su)(例(li)如(ru)鐵、鉻等)還原回到鋼(gang)中(zhong),最(zui)后再將(jiang)鋼(gang)中(zhong)氧(yang)盡量(liang)去(qu)除(chu);殘(can)余(yu)氧(yang)在鋼(gang)中(zhong)是(shi)有(you)害的(de)(de)(de),而且主要(yao)是(shi)通(tong)(tong)過(guo)(guo)氧(yang)化物夾雜的(de)(de)(de)形(xing)式(shi)而表現出來。
在(zai)正確的(de)脫氧條件下,不銹鋼中(zhong)的(de)氧含量應≤0.03%;對(dui)鋼的(de)純凈度要求高(gao)的(de)不銹鋼,鋼中(zhong)氧量越(yue)低越(yue)好。
三、氮
氮在不(bu)銹鋼中對(dui)組織和(he)性能的影響已(yi)如前述(見(jian)本書中合(he)金元(yuan)素(su)對(dui)不(bu)銹鋼組織和(he)性能的影響)。

